Quais são os usos práticos do ASIC?

Microcontroladores, FPGAs, ASIC (circuito integrado específico da aplicação) são usados ​​para tipos de aplicações semelhantes (em diferentes níveis). Eu sei sobre microcontroladores e FPGAs. Mas o que é realmente um ASIC? É difícil entender por que temos todas essas tecnologias muito semelhantes.

Usamos um ASIC em vários produtos em que um microcontrolador consumia muita energia. Era um dispositivo bastante simples, com algumas centenas de portas, e tinha que consumir menos de 100 nA estático, o que para os microcontroladores da época não era possível. O preço era comparável a um microcontrolador devido a grandes quantidades; você provavelmente precisará de> 100 k / ano.

Um FPGA não seria apenas um exagero, custando muito mais, mas também precisaria de um código externo Flash, que aumentava a área já maior.

Quando você está tentando projetar um sistema eletrônico, geralmente pode encontrar uma infinidade de soluções tecnicamente válidas usando uma combinação de chips disponíveis no mercado, incluindo componentes programáveis ​​(µC, µP), componentes analógicos, lógica programável (FPGA , CPLD) e memórias.

Às vezes, pode ser interessante integrar apenas as funcionalidades necessárias em um chip dedicado à sua aplicação (ou uma subclasse limitada de aplicações) e é isso que um ASIC é: uma combinação de funções analógicas, funções digitais, lógica programável, programável controladores e diferentes tipos de memória, em um único chip . Um ASIC também pode ser a única solução possível quando seu sistema precisa alcançar uma alta eficiência energética (por exemplo, menor joule / operação) ou desempenho muito alto (por exemplo, menor latência ou maior operação / segundo).

O ASIC custou muito para desenvolver (centenas de k €, geralmente muito mais), mas o custo para produzir milhares de pastilhas de silício após o investimento inicial é baixo (centavos a dezenas de centavos por chip). Eles também levam vários meses para projetar, verificar e produzir, e exigem uma metodologia muito complexa e ferramentas de desenvolvimento extremamente caras.

É por isso que eles são usados ​​para aplicativos de alto volume (por exemplo, eletrônicos de consumo) e aplicativos onde você pode cobrar um preço enorme por chip (por exemplo, hardware espacial, roteadores para ISPs, etc.)

Alguns ASIC integram lógica programável como um FPGA, e outros FPGA integram blocos analógicos específicos de aplicativos, portanto a distinção nem sempre é simples, mas o seguinte geralmente é verdadeiro:

• FPGA como disponível de prateleira, o ASIC não é
• FPGA custa 10-1000 € por peça, ASIC custa 0,1-10 € por peça
• ferramentas de desenvolvimento para FPGA são acessíveis, para ASIC custou uma fortuna
• Os sistemas FPGA podem ser projetados em semanas, o ASIC leva meses
• Os FPGA são menos eficientes em termos de energia que o ASIC, projetados para oferecer eficiência de energia
• Os FPGA são menos poderosos que o ASIC, projetados para o máximo desempenho
• Os FPGA estão disponíveis com um conjunto limitado de funções analógicas, o ASIC pode ser projetado com todos os tipos de funções analógicas (para gerenciamento de energia, processamento de sinais, interface, etc.)

O ASIC é um circuito integrado (IC) personalizado para um uso específico, e não destinado ao uso geral. Por exemplo, um chip projetado para rodar em um gravador de voz digital é um ASIC. Arranjos de portas programáveis ​​em campo (FPGA) são a tecnologia moderna para a construção de uma placa de ensaio ou protótipo a partir de peças padrão; blocos lógicos programáveis ​​e interconexões programáveis ​​permitem que o mesmo FPGA seja usado em muitas aplicações diferentes. Para projetos menores e volumes de produção mais baixos, os FPGAs podem ser mais econômicos do que um projeto ASIC, mesmo em produção.

Diz a Wikipédia ..

ASICs têm grande utilidade em aplicações aeroespaciais. Por não serem programáveis ​​em campo, são mais tolerantes à radiação. Isso geralmente é importante para aplicações espaciais, devido aos ambientes adversos e para aplicações militares, nas quais o hardware pode precisar operar através de ambientes de radiação induzida.

Em grandes volumes, os ASICs podem ser realmente mais baratos que os FPGAs, como em mísseis de alta taxa de produção.

A desvantagem dos ASICs é que, como a lógica é queimada no circuito, você precisa acertar antes de girar muito. Os FPGAs costumam ser usados ​​para o desenvolvimento inicial com o design do ASICs e ficam mais tarde quando a lógica subjacente é sólida.

ASICs são ICs específicos de aplicativos, projetados para um aplicativo ou propósito específico. Eu diria que algo como o processador A6 no novo iPhone da Apple seria um bom exemplo de um ASIC. Tudo nele teria que ser projetado do zero, de modo que geralmente o custo não recorrente ou o custo de pesquisa sejam realmente altos. Portanto, geralmente os ASICs são usados ​​quando os CIs serão produzidos em quantidades muito grandes, de modo que o custo total de cada IC seja muito pequeno. O custo de cada CI é dado por

Custo de cada IC = custo variável + (Custo não recorrente / Volume de ICs), em que o custo variável é o custo de fabricação de cada IC e o custo não recorrente é a quantia que foi utilizada na criação do IC inicial.

No entanto, FPGAs são CIs que servem a um propósito mais geral e estão disponíveis de prateleira como alguém já mencionou antes. Mas essa é uma opção mais barata somente quando você precisar de alguns ICs. Indo em um galho e isso deve servir apenas como um meio de tentar entender a diferença, posso dizer que se a técnica FPGA fosse usada para o processador A6 para iPhone e o número óbvio de iPhones que a Apple vende, a técnica FPGA seria mais caro para a Apple quando comparado ao método ASIC. Você pode fazer a última afirmação com uma pitada de sal.